一种交叉式圆形MEMS热电堆红外探测器

作     者：白悦杭 雷程 梁庭 宫明峰 王丙寅 陈国锋 Bai Yuehang;Lei Cheng;Liang Ting;Gong Mingfeng;Wang Bingyin;Chen Guofeng

作者机构：中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051 内蒙古动力机械研究所呼和浩特010000 

出 版 物：《微纳电子技术》 (Micronanoelectronic Technology)

年 卷 期：2023年第60卷第8期

页      面：1265-1273页

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：山西省重点研发计划项目(202102030201001,202102030201009) 山西省科技重大专项计划“揭榜挂帅”项目(202201030201004) 

主　　题：微电子机械系统(MEMS) 热电堆 红外探测器 交叉排布 梯形热偶条 冷端设计 

摘      要：微电子机械系统(MEMS)热电堆红外探测器是非接触测温仪、光谱仪、气体传感器等现代信息探测系统的核心工作器件。研制了一种交叉式排布的圆形热电堆结构,其热偶条形状由传统矩形调整为直角梯形以降低探测器电阻,热端通过交叉式排布延伸至中心温度集中区,同时增大冷端欧姆接触面积并覆盖反射层以降低冷端温度,有效地增大了冷热端温度梯度。测试结果显示,优化后的交叉式圆形MEMS热电堆探测器距黑体辐射面3 cm处响应电压为22.673 mV,响应率为47.5 V/W,探测率为1.01×10^(8)cm·Hz^(1/2)·W^(-1),相对于传统圆形热电堆探测器的18.649 mV、39.1 V/W和0.852 cm·Hz^(1/2)·W^(-1)分别提升了21.57%、21.48%和18.5%。给出了热电堆探测器结构设计、仿真结果、制作工艺以及测试结果,为热电堆红外探测器的优化设计提供了参考。